L'invention concerne un ensemble comprenant un roulement équipé d'un
dispositif capteur d'informations et un logement à l'intérieur duquel ledit
roulement est emmanché.
De tels ensembles permettent d'une part la mise en rotation d'un organe
tournant en l'associant à la bague tournante et d'autre part le blocage en
position du roulement et de l'organe par rapport au logement.
L'invention concerne également un système de direction de véhicule
automobile comprenant une colonne de direction emmanchée dans la bague
intérieure d'un tel ensemble et un tube de direction dans lequel le logement est
formé pour recevoir en rotation ladite colonne.
Dans de tels ensembles, lorsque le roulement est équipé d'un dispositif capteur
de vitesse de rotation, de positon angulaire et/ou de sens de rotation de la
bague tournante par rapport à la bague fixe, les informations peuvent être
converties en signaux fonction du couple exercé sur la colonne par
l'intermédiaire du volant, lesdits signaux étant utilisés par un calculateur
d'assistance de direction.
Dans un autre exemple d'application, de tels ensembles sont utilisés pour les
roues de véhicules automobiles qui sont pourvues de système anti-blocage
desdites roues, et les informations sont alors notamment utilisées par un
calculateur d'assistance au freinage.
On connaít déjà des roulements équipés d'un dispositif capteur d'informations
qui comprend un codeur générateur d'impulsions magnétiques associé à la
bague tournante et, associé à la bague fixe, un capteur muni d'au moins deux
éléments sensibles aptes à détecter ces impulsions.
Par ailleurs, on connaít du document US-5 927 867 un dispositif de fixation
comprenant une douille pourvue de saillies, ladite douille étant emmanchée sur
la bague extérieure du roulement avec les saillies disposées à l'intérieur d'une
rainure prévue dans le logement. Dans un mode de réalisation, la douille porte
le capteur.
Cette réalisation présente de nombreux inconvénients.
En particulier, elle nécessite la réalisation d'une douille particulière pour chaque
type de capteur, ou inversement.
En outre, la réalisation du dispositif en deux pièces distinctes complique son
montage ce qui n'est pas souhaitable notamment du fait des cadences en
vigueur dans l'industrie automobile.
De plus, cette réalisation ne permet pas d'assurer une fixation suffisamment
sûre du roulement à l'intérieur du logement. En effet, la fixation est assurée
seulement par une portée d'encastrement sur laquelle tous les efforts subis par
le roulement s'appliquent.
Enfin, le capteur étant associé à la douille qui est susceptible de bouger
notamment en rotation sous l'effet des efforts subis, cette réalisation n'assure
pas un positionnement précis du capteur par rapport au codeur.
Et, notamment pour des utilisations de sécurité telles que l'anti-blocage des
roues ou l'assistance à la direction, le capteur doit être solidarisé au roulement
de façon précise et sûre afin que les éléments sensibles soient toujours en
regard et à distance d'entrefer du codeur.
L'invention vise donc notamment à remédier à ces inconvénients en proposant
un ensemble dans lequel le capteur est réalisé de façon monobloc avec des
moyens de blocage du roulement à l'intérieur du logement, lesdits moyens
assurant un blocage sûr du roulement avec les éléments sensibles du capteur
disposés de façon précise et sûre en regard et à distance d'entrefer du codeur.
A cet effet et selon un premier aspect, l'invention propose un ensemble
comprenant un roulement équipé d'un dispositif capteur d'informations et un
logement à l'intérieur duquel ledit roulement est emmanché, dans lequel :
- ledit roulement comprend une bague intérieure tournante destinée à être
associée à un organe tournant, une bague extérieure fixe emmanchée dans
le logement et des corps roulants disposés entre elles ;
- ledit dispositif capteur d'informations comprend un codeur générateur
d'impulsions magnétiques associé à la bague tournante et, associé à la
bague fixe, un capteur muni d'au moins deux éléments sensibles aptes à
détecter ces impulsions ;
- ledit logement est agencé pour permettre un blocage radial dudit roulement ;
- ledit logement présente des premiers moyens de blocage axial du roulement
dans un sens ;
dans lequel le capteur est réalisé de façon monobloc avec des deuxièmes
moyens de blocage du roulement, lesdits deuxièmes moyens étant agencés
pour coopérer avec des moyens complémentaires prévus sur le logement de
sorte à assurer le blocage du roulement au moins dans l'autre sens.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose un système de direction de
véhicule automobile comprenant une colonne de direction emmanchée dans la
bague intérieure d'un tel ensemble et un tube de direction recevant ladite
colonne en rotation, dans lequel le logement est formé dans le tube.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaítront au cours de la
description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente, en coupe longitudinale, un premier mode de
réalisation d'un ensemble selon l'invention ;
- la figure 2 représente, en coupe longitudinale, un deuxième mode de
réalisation d'un ensemble selon l'invention.
- la figure 3 représente une vue avant en coupe partielle suivant III de
l'ensemble représenté sur la figure 2 ;
Sur les figures 1 à 3 est représenté un ensemble comprenant un roulement 1
équipé d'un dispositif capteur d'informations et un logement 2 à l'intérieur
duquel ledit roulement 1 est associé par emmanchement.
Le roulement comprend une bague extérieure fixe 3 emmanchée dans le
logement 2, une bague intérieure tournante 4 et des corps roulants 5 disposés
entre elles afin de permettre la rotation relative de ces deux bagues autour d'un
axe 6.
Par emmanchement, on entend que le roulement 1 est disposé à force dans le
logement 2 avec la face supérieure de la bague fixe 3 associée à la face
intérieure du logement 2.
Dans la description, les termes « extérieur » et « intérieur » sont définis par
rapport à un plan respectivement opposé et en regard de l'axe 6, les termes
« axial » ou « transversal » sont définis par rapport à un plan parallèle à l'axe 6,
les termes « radial » ou « latéral » sont définis par rapport à un plan
perpendiculaire à l'axe 6, les termes « avant » et « arrière » sont définis par
rapport aux indices av et ar placés sur les figures, les dimensions mesurées
selon l'axe 6 ou perpendiculairement à lui sont dites respectivement « axiales »
et « radiales ».
Dans les modes de réalisation représentés, un chemin de roulement 7, 8 est
réalisé respectivement sur la face intérieure de la bague fixe 3 et sur la face
extérieure de la bague tournante 4, et le roulement est assuré par une rangée
de billes 5 qui sont maintenues à équidistance par une cage 9.
De tels roulements 1 sont par exemple utilisés pour assurer la rotation d'une
colonne de direction ou celle des roues d'un véhicule automobile. A cet effet, la
bague intérieure 4 présente un alésage 10 destiné à loger la colonne de
direction ou le moyeu de la roue.
Lorsque l'on veut connaítre la vitesse de rotation, le sens de déplacement et/ou
la position angulaire de la bague tournante 4 par rapport à la bague fixe 3, il est
connu d'utiliser un dispositif capteur d'informations comprenant un codeur 11
générateur d'impulsions magnétiques associé à la bague tournante 4 et,
associé à la bague fixe 3, un capteur 12 muni d'au moins deux éléments
sensibles 13 aptes à détecter ces impulsions.
Ce type d'informations, après traitement électronique tel que par exemple celui
décrit dans le document FR-2 792 380, est classiquement utilisé dans des
systèmes d'aide à la conduite tels que l'assistance de direction ou des
systèmes d'anti-blocage des roues.
Dans un exemple particulier, le codeur 11 est formé d'un anneau multipolaire
en matériau synthétique chargé de particules de ferrite formé d'une pluralité de
domaines contigus à direction d'aimantation inversée d'un domaine donné par
rapport aux deux domaines qui lui sont contigus.
Dans les modes de réalisation représentés, le codeur 11 est surmoulé sur une
portée cylindrique annulaire et radiale 14a d'une armature 14. L'armature 14
comprend également une portée cylindrique annulaire et axiale 14b qui est
associée, par exemple par emmanchement, sur la face extérieure de la bague
intérieure 4. Cette réalisation permet la mise en rotation conjointe du codeur 11
et de la bague intérieure 4.
Dans les modes de réalisation représentés, le logement 2 est cylindrique avec
un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre extérieur de la bague
extérieure 3 afin de permettre l'emmanchement en assurant un blocage radial
du roulement 1 à l'intérieur du logement 2.
Dans un exemple particulier, le logement 2 est formé dans un tube de direction
de sorte à être intégré à lui, et le roulement 1 permet le blocage axial et radial
ainsi que la mise en rotation d'une colonne de direction à l'intérieur de ce tube.
A cet effet, le logement 2 peut soit être formé d'un tronçon de tube soit être
réalisée dans un tronçon de tube, par exemple par usinage ou déformation de
celui-ci.
Le logement 2 présente des premiers moyens de blocage axial du roulement 1
dans un sens qui sont formés d'un épaulement 15 dont le diamètre intérieur est
inférieur au diamètre extérieur de la bague extérieure 3.
Ainsi, lorsque le roulement 1 est introduit dans le logement 2 par l'avant, le
roulement 1 vient en butée axiale sur l'épaulement 15 ce qui assure son
blocage vers l'arrière.
Dans un exemple particulier, le capteur 12 comprend au moins deux éléments
sensibles 13, par exemple une pluralité d'éléments sensibles alignés, qui sont
choisis parmi les sondes à effet Hall, les magnétorésistances, les
magnétorésistances géantes. De façon connue, de tels éléments sont aptes à
détecter les impulsions magnétiques générées par le codeur 11 de sorte à
fournir des signaux par exemple représentatifs de la vitesse de rotation, du
sens de déplacement et/ou de la position angulaire de la bague tournante 4 par
rapport à bague fixe 3.
Dans les modes de réalisation représentés sur les figures, le capteur 12 est
formé d'un anneau 16 concentrique au roulement 1 et un alésage 17 est formé
dans l'anneau 16 pour qu'il n'interfère pas avec la rotation de la bague
tournante 4. L'anneau 16 comprend également une extension périphérique 18
s'étendant axialement vers l'avant.
Le capteur 12 est réalisé de façon monobloc, par exemple par moulage d'un
matériau plastique, avec les éléments sensibles 13 disposés dans la masse de
l'anneau 16.
Le capteur 12 comprend en outre, intégrés, des deuxièmes moyens de blocage
du roulement 1, lesdits deuxièmes moyens étant agencés pour coopérer avec
des moyens complémentaires prévus sur le logement 2 de sorte à assurer le
blocage du roulement 1 au moins vers l'arrière.
Dans les modes de réalisation représentés, les deuxièmes moyens de blocage
comprennent une pluralité de languettes élastiques 19 qui sont régulièrement
disposées sur la face transversale extérieure du capteur 12. Les languettes 19
sont formées de sorte à être associées au capteur 12 par leur bord arrière 19a
avec leur extrémité avant 19b saillant radialement vers l'extérieur de la surface
dudit capteur 12.
Les languettes 19 sont aptes à se rabattre sensiblement dans le plan du
capteur 12 afin de permettre l'emmanchement du roulement 1 dans le logement
2, puis à se redéployer radialement du fait de l'élasticité du matériau formant le
capteur 12.
Dans le premier mode de réalisation, les languettes 19 sont prévues pour
continuer axialement vers l'arrière l'extension 18 en dépassant radialement de
la surface extérieure transversale de ladite extension 18. Pour permettre le
rabattement des languettes 19, un biseautage 20 est prévu sur la face
transversale extérieure de l'anneau 16, au moins en regard des languettes 19.
Dans le deuxième mode de réalisation, les languettes 19 sont identiques à
celles du premier mode de réalisation mais un logement biseauté 21 est prévu
respectivement en regard des languettes 19 pour permettre leur rabattement
lors de l'introduction du roulement 1 dans le logement 2.
Dans les modes de réalisation représentés, les moyens complémentaires sont
formés d'évidements 22 agencés pour recevoir respectivement lesdites
languettes 19 déployées radialement, lesdits évidements 22 étant régulièrement
répartis sur le logement 2. Ainsi, le blocage axial entre l'extrémité avant 19b
d'une languette 19 et la face latérale arrière 22a d'un évidement 22 permet de
bloquer vers l'avant le roulement 1 à l'intérieur du logement 2.
Lors de l'introduction du roulement 1 dans le logement 2, les languettes 19
viennent en contact avec la face intérieure du logement 2 ce qui provoque leur
rabattement radial et permet ainsi l'emmanchement, puis, lorsque les
languettes 19 sont en regard des évidements 22, elles se déploient pour
permettre le blocage axial du roulement 1.
A cet effet, la distance entre l'épaulement 15 et les évidements 22 est agencée
pour bloquer axialement le roulement 1 et le capteur 12 sans jeu, avec les
éléments 13 sensiblement en regard et à distance d'entrefer du codeur 12.
En outre, les largeurs respectives des languettes 19 et des évidements 22
peuvent être sensiblement égales de sorte à assurer un blocage en rotation du
roulement 1 à l'intérieur du logement 2.
Dans un mode de réalisation non représenté, les moyens complémentaires sont
formés d'une rainure annulaire formée sur la face intérieure du logement de
sorte à recevoir les languettes 19 déployées radialement en permettant un
blocage axial entre l'extrémité avant des languettes et la face latérale arrière de
la rainure.
Suivant ces deux réalisations, l'emmanchement du roulement 1 à l'intérieur du
logement 2 est réalisé de façon quasi irréversible puisqu'il interdit tout retour en
arrière du roulement 1.
Dans le premier mode de réalisation (figure 1), la longueur de l'extension 17 est
agencée pour, en venant en appui sur la face latérale avant 23 de la bague fixe
3, permettre le positionnement des éléments sensibles 13 en regard et à
distance d'entrefer du codeur 11.
A cet effet, la face latérale avant 23 ne comporte aucun usinage spécifique pour
permettre le maintien ou la mise en position du capteur 12 avec les éléments
sensibles 13 à distance d'entrefer du codeur 11.
Dans cette réalisation, le blocage axial du roulement 1 et du capteur 12 vers
l'arrière est assuré entre la face latérale avant 23 et la face latérale arrière de
l'extension 17. Ainsi, le capteur 12 forme butée axiale pour le roulement 1.
Dans le deuxième mode de réalisation (figures 2 et 3), le capteur 12 et la bague
extérieure 3 comprennent des moyens d'association réciproque.
Les moyens d'association comprennent des doigts 24 s'étendant axialement
vers l'arrière de l'extension 18 et une gorge 25 agencée sur la face transversale
extérieure de la bague fixe 3 pour recevoir lesdits doigts 24 en disposant les
éléments sensibles 13 en regard et à distance d'entrefer du codeur 11.
Ainsi, préalablement à l'introduction du roulement 1 dans le logement 2, le
capteur 12 est associé à la bague fixe 3, puis l'ensemble est introduit dans le
logement 2 pour être bloqué.
Suivant cette réalisation, l'effort de blocage est transmis entre le capteur 12 et
la bague extérieure 3 par l'intermédiaire des moyens d'association, le capteur
12 formant également butée axiale pour le roulement 1.
Dans les modes de réalisation représentés, le capteur 12 comprend un
logement radial 26 agencé pour recevoir la connectique d'entrée/sortie 27 du
capteur 12, par exemple formée d'un connecteur ou d'un câble multifilaire.
Le logement 2 comprend alors une découpe axiale 28 dont la taille est agencée
pour recevoir le logement radial 26 en assurant un blocage en rotation du
roulement 1 à l'intérieur du logement 1.
En outre, cette réalisation permet d'indexer l'introduction du roulement 1 à
l'intérieur du logement 2 en disposant les languettes 19 en regard des
évidements 22.
L'ensemble selon l'invention permet donc, de façon sûre et sans pièce
supplémentaire, d'une part d'assurer un blocage axial, radial et en rotation du
roulement 1 à l'intérieur du logement 2 et d'autre part d'assurer l'association du
capteur 12 sur le roulement 1 avec les éléments sensibles 13 en regard et à
distance d'entrefer du codeur 11.
En effet, d'une part l'effort de blocage appliqué est seulement limité par la
résistance du matériau du capteur 12 puisque celui-ci forme butée mécanique
au roulement 1, et d'autre part tout mouvement relatif du capteur 12 par rapport
à la bague extérieure 3 et donc par rapport au codeur 11 est empêché.
Dans les modes de réalisation représentés sur les figures, l'étanchéité du
roulement 1 est assurée, sur la face arrière, par une lèvre en élastomère 29 qui
frotte sur la bague intérieure 4. Pour ce faire, la lèvre 29 est surmoulée sur une
armature 30 associée, par exemple par clipsage, dans une rainure 31 prévue
sur la face intérieure de la bague extérieure 3.
L'étanchéité sur la face avant est réalisée grâce à la disposition relative de
l'armature 14 et de l'anneau 16. En effet, ceux-ci forment une chicane qui
permet d'éviter la pollution du roulement et les fuites de lubrifiant. En particulier,
le capteur 12 permet de protéger le codeur 11 en lui faisant face sur l'ensemble
de sa périphérie afin de limiter la progression des polluants.
Toutefois, on peut prévoir d'autres moyens d'étanchéité, par exemple que les
cages comprennent des extensions axiales frottant sur les bagues afin de servir
de déflecteurs ou, notamment pour des roulements pour mouvements
alternatifs, d'utiliser un lubrifiant solide tel que décrit dans le document FR-2
760 055.
En outre, et pour améliorer l'étanchéité côté avant, une lèvre d'étanchéité telle
que décrite ci-dessus peut être utilisée pour venir frotter sur la portée de
l'armature.